JPH0794653A - 樹脂封止型半導体装置及びリードフレーム - Google Patents

樹脂封止型半導体装置及びリードフレーム

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JPH0794653A
JPH0794653A JP23937393A JP23937393A JPH0794653A JP H0794653 A JPH0794653 A JP H0794653A JP 23937393 A JP23937393 A JP 23937393A JP 23937393 A JP23937393 A JP 23937393A JP H0794653 A JPH0794653 A JP H0794653A
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JP
Japan
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semiconductor element
chip pad
resin
semiconductor device
lead
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JP23937393A
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English (en)
Inventor
Akihiro Yaguchi
昭弘 矢口
Asao Nishimura
朝雄 西村
Ryuji Kono
竜治 河野
Tadayoshi Tanaka
直敬 田中
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄型化を図ることができ、高い放熱効果が得ら
れるとともに半導体素子の破損防止を考慮した樹脂封止
型半導体装置及びリードフレームを提供する。 【構成】半導体素子1を搭載するための素子搭載部を、
半導体素子1と接合する半導体素子1の線膨張係数に近
い材料からなる部材と、半導体装置を実装する基板に接
合する高熱伝導材料からなる部材2によって形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は樹脂封止型半導体装置及
びリードフレームに係り、特に、半導体素子の損傷防止
とともに半導体素子が発生した熱を効果的に外部に放熱
するのに好適で、薄型化に適した樹脂封止型半導体装置
及びリードフレームに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より樹脂封止型半導体装置では、図
11に例を示すように半導体素子1を素子搭載部材であ
るチップパッド2上に固定するとともに、チップパッド
2の周囲に複数のリード3を配置し、半導体素子1上の
端子とリード3を金属細線4によって電気的に接続し
て、その周囲を樹脂5で封止する構造が採用されてい
る。通常、チップパッド2とリード3は同一のリードフ
レーム内に形成されており、鉄系金属材料(例えばFe
−42Ni)あるいは高熱伝導材料であるCu系の合金
材料が用いられている。
【0003】近年、半導体素子の高集積化が進み、半導
体素子の発熱量が増大してきている。図11に示した従
来の樹脂封止型半導体装置では、半導体素子1に発生し
た熱が熱伝導率の小さい樹脂部分5aを介してパッケー
ジ6外部に放熱されるため、リードフレームに高熱伝導
材料であるCu系合金材料を使用した場合であっても、
十分な放熱効果を得ることが困難になってきている。
【0004】このような問題を回避するため、半導体素
子を高熱伝導体上に搭載し、チップパッドに貫通孔を設
けて高熱伝導体を挿入固定するとともに、その一部をパ
ッケージ底面から外部に露出させた樹脂封止型半導体装
置の構造が特開平1−293551号公報により提案されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】樹脂封止型半導体装置
は、高密度実装の要求によってパッケージが薄型化,小
型化される傾向にある。特開平1−293551 号公報に開示
されている半導体装置では、半導体素子を搭載する高熱
伝導体とチップパッドが重ね合わされている個所が存在
する。そのため、重ね合わせ部分の厚さの分だけパッケ
ージを薄くすることができず、高密度実装に対応するこ
とができない問題がある。また、高熱伝導体にCu系合
金材料を使用して半導体素子を接合すると、半導体素子
(Si)とCu系合金材料との線膨張係数差が大きいた
め、両者の接合時あるいは接合後の温度変化によって半
導体素子に大きな熱応力が発生し、半導体素子が破壊す
る問題がある。
【0006】本発明の目的は、半導体装置の薄型化を図
ることができ、高い放熱効果が得られるとともに半導体
素子の破損防止を考慮した樹脂封止型半導体装置及びリ
ードフレームを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、Cu系合金
材料などの高熱伝導材料からなる第一チップパッドに貫
通孔を設け、第一チップパッドと同一厚さでかつ半導体
素子の線膨張係数に近い材料からなる第二チップパッド
を前記貫通孔に挿入固定する。半導体素子を第一チップ
パッド及び第二チップパッドから構成されたチップパッ
ド上に搭載する。チップパッド上に搭載した半導体素子
を第二チップパッドのみに接合し、第一チップパッドの
一部をパッケージ外部に露出させることによって達成さ
れる。
【0008】また上記目的は、Cu系合金材料などの高
熱伝導材料からなる第一チップパッドの半導体素子と対
向する面に凹部を設け、前記凹部の深さと同じ厚さでか
つ半導体素子の線膨張係数に近い材料からなる第二チッ
プパッドを前記凹部に挿入固定する。半導体素子を第一
チップパッド及び第二チップパッドから構成されたチッ
プパッド上に搭載する。チップパッド上に搭載した半導
体素子を第二チップパッドのみに接合し、第一チップパ
ッドの一部をパッケージ外部に露出させることによって
達成される。
【0009】なお、パッケージ外部に露出した第一チッ
プパッドの一部を半導体装置が実装される基板に接合す
ると放熱効果がより向上する。
【0010】
【作用】チップパッド全体の厚さを第一チップパッドの
厚さと同一になるように、第二チップパッドを第一チッ
プパッドの貫通孔あるいは凹部に挿入固定するので、チ
ップパッド部が厚くなることがなく半導体装置の薄型化
に対応することができる。また、半導体素子とチップパ
ッドの接合は、半導体素子の線膨張係数に近い材料から
なる第二チップパッド部分で行うので、接合時あるいは
接合後の温度変化によって半導体素子に生じる熱応力が
小さくなり、半導体素子が破損することがない。さら
に、高熱伝導材料からなる第一チップパッドの一部をパ
ッケージの外部へ露出させているので、半導体素子で発
生した熱を効果的にパッケージ外部に放熱することがで
きる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び図2によ
って説明する。
【0012】図1は本発明の一実施例である樹脂封止型
半導体装置の一部分の樹脂を取り除いた部分断面斜視
図、図2は図1の樹脂封止型半導体装置のイ−イ線で切
った断面図である。
【0013】図1及び図2において、チップパッド2は
第一チップパッド21と第二チップパッド22から構成
されており、第二チップパッド22は、第一チップパッ
ド21に設けられた貫通孔2aに挿入固定されている。
そのため、貫通孔21aと第二チップパッド22の輪郭
は一致している。貫通孔21aの側面は、第一チップパ
ッド21の半導体素子搭載面21bに対して、直角に形
成されている。半導体素子1は、第一チップパッド21
及び第二チップパッド22上に搭載されており、半導体
素子1は第二チップパッド22のみに接合されている。
第一チップパッド21周囲の複数のリード3は、半導体
素子1と、図示されていない金属細線によって電気的に
接合される。本発明の樹脂封止型半導体装置は、半導体
素子1,第一チップパッド21,第二チップパッド22
及びリード3の周囲を樹脂5で封止してパッケージ6を
形成している。リード3の一部は、パッケージ6外部ま
で延びており、パッケージ6の外部で基板に接合できる
ように成型されている。第一チップパッド21の一部は
放熱リード7となっており、パッケージ6の外部でリー
ド3と同じように、基板に接合できるように成型されて
いる。
【0014】本実施例に示した樹脂封止型半導体装置に
使用する。本発明のリードフレームの例を図3に示す。
本発明のリードフレーム8は、第一チップパッド21,
第二チップパッド22,第一チップパッド21から延び
た放熱リード7,複数のリード3,ダムリード81,吊
りリード82、及び外枠83によって構成されている。
リードフレーム8において、第一チップパッド21に
は、貫通孔21aが設けられている。この貫通孔21a
に、第一チップパッド21と同一厚さの第二チップパッ
ド22を挿入固定することによって、図1に示した本発
明による樹脂封止型半導体装置に用いるリードフレーム
を得ることができる。
【0015】第一チップパッド21と第二チップパッド
22の固定は、接着剤などで接合して行う。また、第二
チップパッド22を第一チップパッド21の貫通孔21
aに挿入後、塑性加工などによって両者を固定すること
もできる。
【0016】第一チップパッド21の貫通孔21aの形
成には、リードフレームの作成に使用されるエッチング
や打ち抜きなどの方法の他、レーザ切断加工を使用する
ことができる。
【0017】第一チップパッド21及び放熱リード7
は、CuあるいはCu系合金などの高熱伝導金属材料に
よって構成する。半導体素子1を接合する第二チップパ
ッド22には、半導体素子1の材料であるSiの線膨張
係数に近い材料、例えば、Fe−42Ni合金などの金
属材料を使用する。また、第二チップパッド22には、
セラミックやガラスなどの無機質材料を使用しても良
い。
【0018】樹脂5には、フェノール系硬化剤,シリコ
ーンゴム及びフィラーが添加されたエポキシ樹脂を使用
し、この他に難燃化剤,カップリング剤,着色剤などを
若干量添加する。
【0019】次に、図1に示した本実施例の樹脂封止型
半導体装置の製造方法を説明する。第二チップパッド2
2が第一チップパッド21の貫通孔21aに挿入固定さ
れたチップパッド2,放熱リード7,リード3,ダムリ
ード81,吊りリード82、及び外枠83によって構成
されたリードフレーム8のチップパッド2上に半導体素
子1を搭載し、半導体素子1と第二チップパッド22を
接着剤などにより接合する。半導体素子1とチップパッ
ド2周囲のリード3を金属細線によって接続する。半導
体素子1,チップパッド2、及び金属細線の周囲と、リ
ード3及び放熱リード7の一部をトランスファモールド
法によって樹脂5で封止する。樹脂封止後、リードフレ
ーム8の外枠83からチップパッド2,リード3、及び
放熱リード7を切り離すとともに、リード間のダムリー
ド81もそれぞれ切断する。その後、リード3及び放熱
リード7を所定の形状に成型して、図1に示した樹脂封
止型半導体装置を得る。
【0020】図1に示した実施例では、リード3及び放
熱リード7のパッケージ外部に引き出された部分は、ガ
ルウィング型に折り曲げ成型されているが、この他にJ
ベンド型,バット型等に成型する。
【0021】本実施例によれば、第一チップパッド21
の貫通孔21aに、第一チップパッド21と同一厚さの
第二チップパッド22を挿入するので、半導体素子を搭
載するチップパッド2が厚くなることがない。また、半
導体素子1とチップパッド2の接合を、半導体素子の線
膨張係数に近い材料で構成した第二チップパッド22部
分で行うので、熱応力による半導体素子の破損を防止す
ることができる。さらに、高熱伝導材料からなる第一チ
ップパッド21の一部を放熱リード7としてパッケージ
の外部へ延ばし基板と接合するので、パッケージ内部で
発生した熱を効果的に外部へ放熱することができる。
【0022】図1に示した実施例では、第一チップパッ
ド21の貫通孔21aの側面を、第一チップパッド21
の半導体素子搭載面21bに対して直角に形成する例を
示した。しかし、第一チップパッド21の貫通孔21a
の側面は、図4に示すように、半導体素子搭載面21b
に対して傾斜していても良い。この場合、第二チップパ
ッド22も貫通孔21aの傾斜に合わせて加工する。
【0023】また図1に示した実施例では、放熱リード
7をリード3と同じようにパッケージの外部で、基板に
接合するように折り曲げ成型する例を示した。しかし、
基板に放熱リード7を接合するスペースがとれないよう
な場合は、図5に示すように、放熱リード7をリード3
とは反対の方向に折り曲げ成型したものでも差し支えな
い。
【0024】さらに、図1に示した実施例では、放熱リ
ード7及びリード3がパッケージ6の二方向から外部に
引き出されている例を示した。放熱リード7及びリード
3がパッケージ6の外部へ引き出される方向は、図1の
実施例のようにパッケージ6の二方向に限定されるもの
ではなく、一方向あるいは三方向以上であっても良い。
図6は放熱リード7及びリード3がパッケージ6の四方
向から外部へ引き出されている例を示している。図6に
おいて、放熱リード7はパッケージ6のコーナ6a近傍
に設けられているが、放熱リード7の形成される位置
は、半導体装置の機能を損なわない限り、パッケージの
コーナ部や中央部、あるいはその他の個所でも差し支え
ない。
【0025】第一チップパッド21に形成される貫通孔
21a及び貫通孔21aに挿入固定される第二チップパ
ッド22の形状は、図1のように四辺形に限定されるも
のではなく、図7のように楕円形、あるいは他の形状で
あっても良い。
【0026】図8は、本発明による樹脂封止型半導体装
置の他の実施例を示すチップパッドから上の樹脂及び半
導体素子を取り除いた平面図である。
【0027】図8に示した本発明による樹脂封止型半導
体装置では、チップパッド2は第一チップパッド21と
第二チップパッド22から構成されている。第一チップ
パッド21の二個所に貫通孔21aが設けられており、
それぞれの貫通孔21aに第二チップパッド22が挿入
固定されている。そのため、貫通孔21aと第二チップ
パッド22の輪郭は一致している。図示されていない半
導体素子1は、チップパッド2上に搭載され、半導体素
子1と第二チップパッド22のみを接合する。放熱リー
ド7は、リード3と同じ方向からパッケージ6外部へ引
き出されている。
【0028】図9は、図8に示した本発明による樹脂封
止型半導体装置の他の例を示すチップパッドから上の樹
脂を取り除いた平面図である。図9において、第一チッ
プパッド21には、四個所に貫通孔21aが設けられて
おり、それぞれに第二チップパッド22が挿入固定され
ている。
【0029】図8,図9に示したように、第一チップパ
ッド21に複数の貫通孔21aを設けて、それぞれに複
数の第二チップパッド22を挿入固定することによっ
て、半導体素子1の下面における高熱伝導材料からなる
第一チップパッド21の占有面積が大きくなるので、放
熱効果がさらに向上する。
【0030】なお、第一チップパッド21に形成する貫
通孔21aの数は、図8及び図9に示したように二ある
いは四個所に限定されるものではなく、三個所あるいは
四個所以上であっても良い。
【0031】図10は、本発明による樹脂封止型半導体
装置のさらに他の実施例を示す断面図である。
【0032】図10において、半導体素子を搭載するチ
ップパッド2は、第一チップパッド21と第二チップパ
ッド22から構成されている。第二チップパッド22
は、第一チップパッド21の半導体素子搭載面21b側
に設けられた凹部21cに挿入固定されている。第二チ
ップパッド22の厚さは、凹部21cの深さと同じであ
る。そのため、第二チップパッド22挿入後のチップパ
ッド2の厚さは均一であり、半導体素子搭載面21bは
平面となっている。半導体素子1は、チップパッド2上
に搭載されており、半導体素子1は第二チップパッド2
2のみに接着剤などで接合されている。本発明の樹脂封
止型半導体装置は、半導体素子1,チップパッド2、及
び図示されていないリード3の周囲を樹脂5で封止して
いる。第一チップパッド21の一部は放熱リード7とな
っており、パッケージ6外部へ引き出されて、図示され
ていないリード3と同じように、基板に接合できるよう
に折り曲げ成型されている。
【0033】第一チップパッド21及び放熱リード7
は、CuあるいはCu系合金などの高熱伝導材料によっ
て構成する。半導体素子1を接合する第二チップパッド
22は、半導体素子1の線膨張係数に近い材料、例えば
Fe−42Ni合金などによって構成する。
【0034】第一チップパッド21の凹部21cは、リ
ードフレームの片面からのエッチングまたは、プレス加
工によって形成する。
【0035】本発明によっても、第一チップパッド21
の凹部21cに、凹部21cの深さと同じ厚さの第二チ
ップパッド22を挿入するので、半導体素子1を搭載す
るチップパッド2が厚くなることがない。また、半導体
素子1とチップパッド2の接合を、半導体素子の線膨張
係数に近い材料で構成した第二チップパッド22部分で
行うので、熱応力による半導体素子1の破損を防止する
ことができる。さらに、高熱伝導材料からなる第一チッ
プパッド21の一部を放熱リード7としてパッケージ6
の外部へ延ばし基板と接合するので、半導体装置内部で
発生した熱を効果的に外部へ放熱することができる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、半導体素子の損傷防止
とともに半導体装置内部で発生した熱を効果的に外部に
放熱することができ、さらに半導体装置の薄型化に適し
た樹脂封止型半導体装置及びそれに用いるリードフレー
ムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の樹脂封止型半導体装置の一実施例を示
す部分の斜視図。
【図2】図1のイ−イ線断面図。
【図3】図1に示した本発明の樹脂封止型半導体装置に
用いるリードフレームの例を示す斜視図。
【図4】図1に示した実施例の他の例を示す断面図。
【図5】図1に示した実施例の他の例を示す断面図。
【図6】図1に示した実施例のさらに他の例を示すチッ
プパッドから上部の樹脂及び半導体素子を取り除いた平
面図。
【図7】図1に示した実施例のさらに他の例を示すチッ
プパッドから上部の樹脂及び半導体素子を取り除いた平
面図。
【図8】本発明の樹脂封止型半導体装置の他の実施例を
示すチップパッドから上部の樹脂及び半導体素子を取り
除いた平面図。
【図9】本発明の樹脂封止型半導体装置の他の実施例を
示すチップパッドから上部の樹脂及び半導体素子を取り
除いた平面図。
【図10】本発明の樹脂封止型半導体装置の他の実施例
を示す断面図。
【図11】従来の樹脂封止型半導体装置の例を示す断面
図。
【符号の説明】
1…半導体素子、2…チップパッド、21…第一チップ
パッド、、22…第二チップパッド21a…貫通孔、2
1b…素子搭載面、21c…凹部、3…リード、5…樹
脂、6…パッケージ、7…放熱リード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/29 (72)発明者 田中 直敬 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子と、前記半導体素子を搭載する
    ための素子搭載部と前記半導体素子と電気的に接続され
    るリードを備え、前記半導体素子,前記素子搭載部、及
    びリードの一部を樹脂で封止してパッケージを形成した
    樹脂封止型半導体装置において、前記素子搭載部を、前
    記半導体素子に接合する部材と、前記半導体素子に接合
    しない部材から形成したことを特徴とする樹脂封止型半
    導体装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記素子搭載部の前記
    半導体素子に接合しない部材を、前記半導体装置を実装
    する基板に接合したことを特徴とする樹脂封止型半導体
    装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、前記素子搭載
    部の前記半導体素子に接合する部材を前記半導体素子の
    線膨張係数に近い材料で形成し、前記半導体素子に接合
    しない部材を高熱伝導材料で形成した樹脂封止型半導体
    装置。
  4. 【請求項4】半導体素子を搭載する素子搭載部と、前記
    半導体素子と電気的に接続されるリード部を備えたリー
    ドフレームにおいて、前記素子搭載部を、前記半導体素
    子に接合する部材と、前記半導体素子に接合しない部材
    から形成したことを特徴とするリードフレーム。
  5. 【請求項5】請求項4において、前記素子搭載部の半導
    体素子に接合しない部材を、半導体装置を実装する基板
    に接合したリードフレーム。
  6. 【請求項6】請求項4または5において、前記素子搭載
    部の前記半導体素子に接合する部材を前記半導体素子の
    線膨張係数に近い材料で形成し、前記半導体素子に接合
    しない部材を高熱伝導材料で形成したリードフレーム。
JP23937393A 1993-09-27 1993-09-27 樹脂封止型半導体装置及びリードフレーム Pending JPH0794653A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007157801A (ja) * 2005-12-01 2007-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体モジュールとその製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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